多场景下电动汽车充电负荷模型研究分析

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摘要：摘要：近年来与日俱增的电动车数量对国家电网提出了新的要求，充电高峰对电网负荷产生了影响，通过控制优化电动汽车的充电过程，可以对电网负荷进行调节，实现电网资源合理配置。本文对邢台市各区域、各阶段电动汽车充电负荷时间分布特性进行分析，建立电动汽车充电负

　　摘要：近年来与日俱增的电动车数量对国家电网提出了新的要求，充电高峰对电网负荷产生了影响，通过控制优化电动汽车的充电过程，可以对电网负荷进行调节，实现电网资源合理配置。本文对邢台市各区域、各阶段电动汽车充电负荷时间分布特性进行分析，建立电动汽车充电负荷模型，旨在通过多场景下电动汽车充电负荷时段模型研究，为多场景大量电动汽车充电行为及其对配电系统的影响优化问题奠定基础。

　　关键词：电动汽车;电网负荷;模型研究;用电分析

　　国家对新能源汽车的大力推广使得电动汽车数量逐年剧增，伴随着这一用电群体，电网电能负荷、传输、配电等方面都受到了很大影响[1]。电动汽车大量使用带来直接问题就是电动汽车充电负荷对配电网的负载的冲击，同时由于电动汽车充电时段具有随机性，易于出现集中充电行为，导致配电网负荷急剧增加，造成配电网供需矛盾，影响配电网的供电质量。采用目标函数模型模拟电动汽车在各场景区域的充电行为，根据现有电动汽车出行统计数据和车辆实际应用情况，选择适当的概率分布和适用而充分的历史数据，反应影响多场景下电动汽车充电负荷模型。

　　一、目标函数建立

　　本文以充电时的最低电价引导电动汽车充电行为，进而实现基于充电时段控制的电动汽车有序充电目的。同时还需考虑供配电网负荷波动。

　　电网峰谷差代表电网负荷水平，其值越小代表电网负荷波动水平低，电网供电稳定。有序充电方案即调控用户充电处于用电低谷，减小电网峰谷差。电网峰谷差计算公式为：

　　由于上述配电网峰谷差、配电网负荷差和充电用户电费三个最小目标函数的量化参数不同，为达到最终单一控制目标函数，因此对三个函数进行归一化处理。

　　通过综合分析，对配电网峰谷差、配电网负荷差和充電用户电费三个目标函数赋予权重，使其转化为单目标函数，如下式所示：

　　二、创建约束条件

　　1.电动汽车充电功率

　　电动汽车某一时段的充电功率受充电设桩总功率和充电桩供电线路功率以及待充电汽车电池总功率约束，即：

　　式中： 为t时段电动汽车最小充电功率

　　为t时段电动汽车最大充电功率

　　为t时段待充电汽车电池总功率

　　为t时段充电设桩所能提供总功率

　　为同时段充电桩供电线路功率。

　　2. 电动汽车实时充电电价

　　考虑配电网负荷峰谷时段，为达到引导电动汽车用户的充电行为，对电动汽车充电实时电价进行约束，即：

　　三、模型仿真分析

　　电动车秋冬季用电需求大，对电网负荷波动影响明显，因此本文以秋冬季电网充电为模型进行研究，结合河北省邢台市某配电区域2020年05月28日单位时段的负荷数据(不包含电动汽车充电负荷)。

　　通过对数据进行分析，多场景下电动汽车充电负荷模型可有效的反应影响多场景下电动汽车充电负荷模型。

　　四、结论

　　通过控制优化电动汽车的充电过程，可以对电网负荷进行调节，实现电网资源合理配置。文章对邢台市各区域、各阶段电动汽车充电负荷时间分布特性进行分析，建立电动汽车充电负荷模型，旨在通过多场景下电动汽车充电负荷时段模型研究，为多场景大量电动汽车充电行为及其对配电系统的影响优化问题奠定基础。

　　参考文献：

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　　作者简介：郭科伟(1987.06-)，男，汉族，硕士研究生，讲师，专业方向：新能源汽车技术，汽车检测与维修。

　　基金项目：本文系河北省高等学校科学研究计划项目 “多场景电动汽车充电负荷特性分析及充电引导策略研究”(项目编号： Z2019051)成果。

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